Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucunda oluşan atık sular tabiatın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkiyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için atık suları uzaklaştırmadan önce arıtma zorunluluğu doğmuştur. Atık suların nitelikleri kaynaklarına bağlı olarak önemli farklılıklar gösterir ve bu farklılıklara göre arıtma yöntemleri de değişir.
Atık suların genellikle %99’undan daha yüksek bir kısmı su ve yalnız geri kalan kısmı kirletici maddelerden oluşmaktadır. Kirleticiler suyun içinde çözünmüş halde bulunabilecekleri gibi, katı madde olarak askıda da bulunabilirler.
Bu maddelerin özelliklerine göre uzaklaştırmaları için kullanılabilecek arıtma yöntemi de değişir. Organik kirleticilerin uzaklaştırılması için en etkin ‘Biyolojik Arıtma’ yöntemidir.
Biyolojik arıtma atık suyun içinde bulunan askıda veya çözünmüş organik maddelerin bakterilerce parçalanması ve çökebilen biyolojik floklarla sıvının içinde kalan veya gaz olarak atmosfere kaçan sabit inorganik bileşiklere dönüşmesidir.
Biyolojik arıtmanın esası organik kirleticilerin doğada yok edilmeleri için yer alan biyoflokülasyon ve mineralizasyon proseslerinin kontrolü ile çevrede optimum şartlarda tekrarlanmasıdır. Böylece doğadaki reaksiyonların hızlandırılarak daha kısa sürede, emniyetli ortamda gerçekleştirilmeleri sağlanmaktadır. Biyolojik arıtma sistemleri değişik şekillerde sınıflandırılabilirler. Ortamda oksijen varlığına göre aerobik ve anaerobik olarak sınıflandırılan bu sistemler kullanılan mikroorganizmaların sistemdeki durumuna göre askıda ve biyofilm prosesleri olarak da sınıflandırılabilirler.
Biyolojik Arıtmanın Amacı
Atık sudaki çökelmeyen kolloidal katıları pıhtılaşarak gidermek ve organik maddeleri kararlı hale getirmektir. Evsel atık su arıtımında organik madde içeriğinin yanı sıra azot ve fosfor gibi besi maddeleri de biyolojik arıtımda giderilir. Çoğu kez durumunda toksik olabilecek miktardaki organik maddeleri gidermek önemlidir. Tarım alanlarından geri dönen sularda önemli olan azot ve fosforun arıtılması kritik önem taşır. Endüstriyel atık sular için, organik ve inorganik bileşiklerin arıtımı önemlidir. Bu bileşiklerden çoğu mikroorganizmalar üzerinde toksik etki yaptıkları için genellikle ön arıtma gerekebilir.
Biyolojik Arıtma Yöntemleri Aerobik ve Anaerobik olarak ikiye ayrılır.
Aerobik Biyolojik Arıtma:
Damlatmalı Filtreler
Çalışma mekanizması; akarsuyun dibinde, taşlara tutunan bakterilerin biyolojik ve kimyasal reaksiyonlar sonucu yapmış olduğu doğal arıtmanın bir benzeridir. Aslında asıl amaç, doğal koşul sağlayarak verimi yüksek arıtma sağlamaktadır.
Damlatmalı filtre sistemlerin de bulunan mikroorganizmalar atık sudaki organik maddeleri, yeni hücre sentezleri için kullanarak enerji kaynağı sağlarlar ve bu şekilde ayrıştırırlar. Kompleks halde bulunan bileşikler, biyolojik reaksiyonlar sonucu daha basit yapılara dönüştürürler.
Damlatmalı filtreler ani yüklemelere ve mevsimsel yüklemelere karşı oldukça dayanıklıdır.
Biyodisk
Biyodiskler, polivinil klorürden yapılmış birbirine yakın disk serilerinden oluşur.
Çalışma mekanizması; atık su içine kısmen batık diskler suyun içinde yavaşça dönerler ve bu sırada atık su içindeki organik maddeyle yüzeydeki biyomas temas eder.
Ardından gerekli oksijeni adsorpsiyon yoluyla atmosferden sağlar ve bu şekilde oksijen adsorpsiyonu ve aerobik koşullardaki biyokütle oluşumu biyodisklerin dönmesi ile sürekli olarak sağlanır. Diskler üzerindeki bakteriler doğal olarak havadan edindiği oksijeni alarak hızla çoğalır ve biyofilm tabakası oluşur. Dönme hareketleri esnasında diskte meydana gelen kayma kuvvetleri nedeniyle disk üzerindeki fazla miktardaki biyofilmin(katı maddenin) uzaklaştırılması sağlanır.
Akışkan Yatak
Damlatmalı filtre ve dolgulu kulelerde karşılaşılan heterojen yapıdan kaynaklanan sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen, besin konsantrasyonları gibi problemleri ortadan kaldırmak için alışkan yataklı biyofilmler geliştirilmiştir. Atıksu reaktörün altından belirli bir akışkan hızı ile verilerek üstten alınır.
Oksidasyon (Stebilizasyon) Havuzları
Oksidasyon havuzları düşük yatırım ve işletme maliyeti atık su arıtma sistemlerinde olup düşük hacimli atık suların arıtılmasında kullanılır. Bu üniteler aerobik ya da fakültatif aerobik olabilirler.
Aerobik oksidasyon havuz bakteri, algler birlikte büyürler. Algler havadan karbondioksit tutarak karbonhidrat ve oksijen tüketirler. Bakteriler ise karbonhidrat ve oksijen gazı kullanarak karbondioksit üretirler.
Mekanik Havalandırmalı Lagün
2.5-4 m derinliğinde dikdörtgen veya dairesel kesitli biyoreaktörler olup yüzey havalandırıcılarla havalandırılır. Bu hendekler aerobik, fakültatif ya da uzun havalandırmalı olabilirler.
Oksidasyon Hendeği
Oksidasyon hendekleri dairesel ya da oval şekilde hendekler olup rötar ya da yüzey havalandırıcılar gibi mekanik yöntemle havalandırılır.
Izgaradan geçirilerek ya da çökeltilerek ya da katılarından arıtılmış su hendek içerisinde 0.3-0.4 m/s hızla hareket ederken havalandırılarak organizmalar tarafından C,N bileşenlerinden ayrılır. Oksidasyon hendekleri genellikle uzun havalandırmalı olup yüksek alıkonma süresine sahiptir. Hendek çıkışına genellikle bir çökeltim tankı konularak katılar ayrılır. Kısmen temizlenmiş su başka prosese deşarj edilir.
Anaerobik Biyolojik Arıtma:
Klasik Anaerobik Çürütücü
Tam karışımlı ve geri devri olmayan bir reaktördür. Çamur bekletme süresi hidrolik bekletme süresi ile eşittir. Çamur yaşı 10 günden az olmamalıdır.
Havasız Temas Reaktörü
Bu sistemin klasik anaerobik çürütücüden farkı çöktürme ve geri devir sistemi ilave edilmiş olmasıdır. Bu amaçla çamur yaşı artırılarak arıtma tesisi verimi de arttırılır.
Çöktürme verimini arttırmak için vakumlu gaz tahliye plakalı çökerticiler, santrifüjleme gibi sitemler kullanılır.
Havasız Filtre
Havasız ortamda dolgu malzemesi üzerine bakterilerin tutunması ile arıtım sağlayan sistemler havasız filtre olarak adlandırılır.
Yukarı Akışlı Havasız Çamur Yatağı Reaktörü
Çöktürme bölgesinde akımın rejimi bu kısmın yapısı gereği piston akım olarak ele alınır. Çamur örtüsü bölmesi iyi karıştığı için ideal tam karışımlı çamur yatağı ise kısmen ölü belgeler ile by-pass ve geri dönüm akımı intibah eden tam karışımlı kısmı olarak tarif edilir.
